Phân tích cấu trúc một số dẫn xuất furan hemiasterlin lược giản bằng các phương pháp phổ hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI
NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
––––––––––––––––––––––––

LÊ VIỆT HÙNG

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
MỘT SỐ DẪN XUẤT FURAN-HEMIASTERLIN LƯỢC
GIẢN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2018


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Thế
Chính người thầy đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo và truyền đam mê
nghiên cứu cho em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn, người
thầy đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Hóa học
trường Đại học Khoa học - ĐHTN, tập thể các thầy cô, anh chị và các
bạn tại khoa Hóa học trường Đại học Khoa học - ĐHTN đã tạo điều
kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến và các
bạn
NCS, HVCH phòng Hóa dược Viện Hóa học đã giúp đỡ em rất

nhiều về thực nghiệm trong suốt thời gian làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu cùng toàn thể cán
bộ giáo viên Trường THPT Thái Phiên – Hải Phòng đã tạo điều kiện
thuận lợi về thời gian và công việc để em hoàn thành luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô đã dạy dỗ em nên
người!
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè
đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn.
Tác giả luận văn

Lê Việt Hùng

a


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................A
MỤC LỤC.................................................................................................................. B
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................................D
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... E
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ........................................................................................G
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................... F

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC
MỞ
.....................................................................................................................1

ĐẦU

Chương 1 TỔNG QUAN ...........................................................................................3

1.1. Tổng quan về các phương pháp xác định cấu trúc...............................................3
1.1.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .......................................

3
1.1.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1-4] ..................................................... 9
1.1.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1-4] ....................................................

11

1.2. Hemiasterlin .......................................................................................................12
1.2.1. Chiết tách hemiasterlin....................................................................................12
1.2.2.
Hoạt
tính
sinh
................................................................13

học

của

1.3.
Mục
tiêu
của
....................................................................................14

hemiasterlin

nghiên

cứu

Chương 2 THỰC NGHIỆM.....................................................................................15
2.1. Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu và thiết bị..............................................15
2.1.1.
Phương
pháp
chuẩn
..........................................................15

bị

mẫu

nghiên

cứu

2.1.2. Hóa chất và dung môi .....................................................................................15
2.1.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp
mỏng ...................................................................................................................15
2.1.4. Xác nhận cấu trúc............................................................................................15
2.2. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu ..................................................................................16
2.2.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu là furan-hemiasterlin [19] .....................................16
b


2.2.2. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu là acid furan-hemiasterlin [19]..............................17
2.3. Phân tích cấu trúc của các furan-hemiasterlin bằng phương pháp phổ IR ........18

2.3.1. Phân tích phổ IR các hợp chất este furan-hemiasterlin...................................18

b


2.3.2. Phân tích phổ IR các hợp chất axit furan-hemiasterlin ...................................18
2.4. Phân tích cấu trúc của các furan-hemiasterlin bằng phương pháp phổ NMR ...19
1

2.4.1. Phân tích phổ H-NMR và
1

2.4.2 phân tích phổ H-NMR và

13

C-NMR của este furan-hemiasterlin .................19

13

C-NMR của axit furan-hemiasterlin...................20

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................22
3.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu ..................................................................................22
3.2. Kết quả phân tích cấu trúc của các furan-hemiasterlin bằng phương pháp phổ
IR ...............................................................................................................................23
3.2.1. Kết quả phân tích phổ IR các este furan-hemiasterlin ....................................23
3.2.2. Kết quả phân tích phổ IR các este furan-hemiasterlin ....................................25
3.3. Kết quả phân tích cấu trúc của các furan-hemiasterlin bằng phổ NMR ............26
3.3.1. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của este furan-hemiasterlin.........................26

3.3.2. Kết quả phân tích phổ NMR của axit furan-hemiasterlin ............................ 30
KẾT LUẬN ...............................................................................................................33
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................34
PHụ LụC....................................................................................................................36

c


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Di-tert-butyl dicacbonat

Boc2O

N,N'-Dicyclohexylcacbodiimit

DCC
DIBAL-H
DIPEA hoặc DIEA
DMAP

Di-iso-butyl nhôm hidrua
N,N’-Di -iso-propyletyl amin
4-Dimetylaminopyridin

Dimetoxyetan
DME
Dimetyl formamit
DMF
Dimetyl sulfoxit
DMSO

1-Etyl-3-(3EDC
dimetylaminopropyl)cacbodiimit
Electrospray ionization - mass spectrometry
ESI-MS
EtOH
HPLC
HOBt
LC-MS
spectrometry
LDA
LiHMDS
MeOH
NMM
NMR
NMO
PyBOP
n-BuLi
p-TsOH
TBDMSCl
t-BuOH
t-BuOK
TFA
THF
TMSCN

Etanol
High-performance liquid chromatography
Hydroxybenzotriazole
Liquid chromatography - mass

Lithi diisopropyl amin
Lithi bis(trimetylsilyl)amit
Metanol
N-Metylmorpholin
Nuclear magnetic resonance
N-Metylmorpholine N-oxit
Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidinophosphon
–hexaflorophosphat
n-Butyl lithi
Axit p-toluen sunfonic
ter-Butyl đimetyl clo silan
ter-Butanol
Kali ter-butylat
Axit trifloaxetic
Tetrahidrofuran
Trimetylsilyl cyanit
d


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

sơ đồ 3.1. Sơ đồ chuẩn bị mẫu furan-hemiasterlin ......................................... 22

e


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hệ thống phân tích phổ hạt nhân ...................................................... 3
Hình 1.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của etylphenylsunfurơ ........................ 6
Hình 1.3. Phổ HMQC của ipsenol .................................................................... 7

Hình 1.4. Phổ HMBC của ipsenol..................................................................... 8
Hình 1.5. Phổ khối lượng của tetrapeptit ........................................................ 10
Hình 1.6. Phổ hồng ngoại của 2-metyl butan-1-ol.......................................... 12
Hình 3.1. Phổ IR của hợp chất 11 ................................................................... 23
Hình 3.2. Phổ IR của hợp chất 12 ................................................................... 24
Hình 3.3. Phổ IR của hợp chất 13 ................................................................... 25
Hình 3.4. Phổ IR của hợp chất 14 ................................................................... 26
1

Hình 3.5. Phổ H-NMR của hợp chất 11 ........................................................ 27
Hình 3.6. Phổ

13

C-NMR của hợp chất 11 ....................................................... 28

1

Hình 3.7. Phổ H-NMR của hợp chất 12 ........................................................ 29
1

Hình 3.8. Phổ H-NMR của hợp chất 13 ........................................................ 30
Hình 3.9. Phổ

13

C-NMR của hợp chất 13 ....................................................... 31

1

Hình 3.10. Phổ H-NMRcủa hợp chất 14 ....................................................... 32
13
Hình 3.11. Phổ C-NMR của hợp chất 14 ..................................................... 32

f


DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR của chất 11
Phụ lục 2: Phổ 1H-NMR của chất 11
Phụ lục 3: Phổ 1H-NMR của chất 11
Phụ lục 4: Phổ 1H-NMR của chất 12
Phụ lục 5: Phổ 1H-NMR của chất 12
Phụ lục 6: Phổ 1H-NMR của chất 12
Phụ lục 7: Phổ 1H-NMR của chất 13
Phụ lục 8: Phổ 1H-NMR của chất 13
Phụ lục 10: Phổ 1H-NMR của chất 13
Phụ lục 11: Phổ 1H-NMR của chất 13
Phụ lục 12: Phổ 1H-NMR của chất 14
Phụ lục 13: Phổ 1H-NMR của chất 14
Phụ lục 14: Phổ 1H-NMR của chất 14
Phụ lục 15: Phổ 1H-NMR của chất 14
Phụ lục 16: Phổ 1H-NMR của chất14

g


MỞ ĐẦU
Phân tích cấu trúc các hợp chất hữu cơ là nhiệm vụ quan trọng
trong hóa phân tích hiện đại. Ngày nay để giải quyết các vấn đề thực

tiễn, nhiệm vụ của hóa phân tích là phải biết cấu trúc chính xác của đối
tượng nghiên cứu, vì chỉ khi biết chính xác cấu trúc, người ta mới xây
dựng được phương pháp phân tích cho phù hợp. Để phân tích cấu trúc
của các hợp chất hữu cơ, người ta phải kết hợp sử dụng nhiều phương
pháp phân tích khác nhau, vì mỗi phương pháp chỉ cho một số thông
tin xác định, việc tổ hợp các phương pháp phân tích cho ta đầy đủ các
dữ liệu cho phép khẳng định chính xác cấu trúc các hợp chất. Thông
thường để xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ người ta thường sử
dụng các phương pháp như như sau: phương pháp phổ như phổ hồng
ngoại cho ta các thông số về nhóm chức, phổ tử ngoại khả kiến cho ta
biết các kiểu liên kết, phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho ta thông tin về
khung cấu trúc, phổ khối lượng cho ta biết thông số về khối lượng phân
tử, tỷ lệ các đồng vị, nguyên tố tham gia cấu trúc hoặc cơ chế phân
mảnh.
Hemiasterlin là một tripeptit có hoạt tính chống ung thư ở ngưỡng
nM (0,3 nM) với nhiều dòng tế bào ung thư thực nghiệm, được phân
lập từ loài hải miên Hemiasterella minor vào năm 1994 [1]. Hoạt tính
gây độc tế bào của hemiasterlin do làm ngưng trệ sự phân bào ở giai
đoạn metaphase của động học tế bào nhờ ức chế quá trình polyme
hóa tubulin và depolyme hóa microtubule do gắn lên vị trí vinca peptit
trên tubulin [4].

10


rất phức tạp, việc xác định cấu trúc của hợp chất này cần phải có kết hợp
nhiều phương pháp phân tích cấu trúc khác nhau và phải phân tích
nhiều lần để tìm được các điều kiện ghi mẫu có độ lặp lại và chính xác
cao. Vì vậy đề tài “Phân tích

cấu trúc một số dẫn

xuất

furan-

hemiasterlin bằng các phương pháp phổ hiện đại” như phương pháp
phổ hồng ngoại IR, phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân NMR là
rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Nội dung và nhiệm vụ chính của luận văn được đặt ra là:
- Chuẩn bị mẫu furan-hemiasterlin bằng các phương pháp tổng hợp
hữu cơ
- Phân tích cấu trúc của các furan-hemiasterlin bằng các phương pháp
phổ


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các phương pháp xác định cấu trúc
1.1.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân, viết tắt là NMR (Nuclear
Magnetic Resonance), là phương pháp hiện đại và được sử dụng rộng
rãi trong nghiên cứu Hóa học. Trong phương pháp phân tích cấu trúc
này, chỉ các nguyên tố có spin hạt nhân I≠0 mới được nhận diện và
phân tích. Ngày nay, có nhiều hạt nhân có thể nghiên cứu bằng kĩ thuật
NMR, tuy nhiên phổ biến nhất là H, C, N, P và F được ứng dụng hiệu
quả trong xác định cấu trúc phân tử. Trong đó phổ biến nhất là phương
1

pháp phổ H-NMR và

1

nguyên tử H và

13

C-NMR. Hạt nhân của

13

C có momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường
không đổi

thì momen từ của nó có thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều
với từ trường. Đó là spin hạt nhân có tính chất lượng tử với các số lượng
tử +1/2 và 1/2 [1,2].

Hình 1.1. Hệ thống phân tích phổ hạt nhân
a. Tính chất của hạt nhân trong từ trường ngoài [1-4]


Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và tự quay quanh
mình nó tạo nên dòng điện vòng có momen điện từ µ, đồng thời
cũng tạo ra momen


quay gọi là momen spin . Như vậy hạt nhân nguyên tử được đặc trưng
bằng
momen
từ µ

và momen spin P .

Khi đặt hạt nhân nguyên tử vào từ trường ngoài có cường độ B0
thì dưới tác dụng của đường sức từ trường ngoài momen từ của hạt
nhân bị xoay đi một hướng nhất định trong không gian gọi là lượng tử
hóa và được đặc trưng bằng số lượng tử từ m (m có các giá trị -I, I +I và
+I) đối với các nguyên tử có hạt nhân như 1H ,

13

C và

31

P thì I chỉ có 2

giá trị là +1/2 và -1/2.
Nếu gọi Z là trục của hướng từ trường ngoài B0 thì hình chiếu của µ trên
trục
Z là µ và có năng lượng là µ .B0, lúc này có 2 trường hợp, một

z

z

E=

trường

hợp momen từ của hạt nhân có hướng trùng với hướng của
momen từ ngoài B0 và có năng lượng thấp E1. Trường hợp thứ 2
momen từ của hạt nhân có hướng không trùng với hướng từ trường
ngoài B0 và khi đó nó có năng lượng cao E2. Hiệu số hai mức năng
lượng này là năng lượng cần để chuyển hướng
momen từ của hạt nhân trùng hướng với từ ngoài: ∆E=h E2- E1=
2π
γB0 (1) (γ
gọi là hằng số hồi chuyển nó phụ thuộc vào từng loại hạt
nhân).
Tỷ lệ giữa các hạt nhân năng lượng thấp N1 và hạt nhân năng
lương cao
N2 theo sự
Boltman.

phân

bố
e
N1
=
N2

−∆E / KT

(2)


k là hằng số phụ thuộc bản chất của hạt nhân T là nhiệt độ tuyệt
đối.

b, Hằng số chắn
Bất kỳ hạt nhân nào cũng có lớp vỏ các điện tử bao bọc. Các điện
tử này sinh ra một từ trường B’ ngược chiều với từ trường ngoài B0 để
che chắn cho hạt nhân, làm giảm bớt sự tác động của từ trường ngoài
lên hạt nhân. Vì thế, từ trường ngoài tác dụng thực sự lên hạt nhân bị
yếu đi, người ta gọi nó là từ trường hiệu dụng và ký hiệu là Bc. Vì mỗi
hạt nhân có một lớp vỏ điện từ xác định nên sự che chắn này là cố
định vì thế gọi nó là hằng số chắn và ký


hiệu là σ. Khi đó Be = B0 (1-σ). Như thế mật độ điện tử càng cao hằng
số chắn càng lớn, từ trường hiệu dụng càng bé, hạt nhân càng được bảo
vệ, không bị tác dụng lớn của từ trường ngoài.
Các hạt nhân có vỏ điện tử giống nhau thì có hằng số chắn bằng
nhau, các hạt nhân như thế gọi là hạt nhân tương đương. Các hạt nhân
không có vỏ điện từ giống nhau, không có hằng số chắn bằng nhau
gọi là hạt nhân không tương đương. Có hai nguyên nhân xuất hiện
hằng số chắn:
- Hiệu ứng nghịch từ: Các điện tử bao quanh hạt nhân sinh ra từ
trường ngược chiều với từ trường ngoài làm giảm bớt (chắn bớt) sự tác
dụng của nó lên hạt nhân. Lớp vỏ điện tử càng dày, mật độ càng cao
càng chắn nhiều, hằng số chắn càng lớn. Như thế các nhóm có hiệu
ứng +I có hằng số chắn lớn: CH3, C2H5… các nhóm có hiệu ứng –I
có hằng số bé: Cl, Br, NO2… Các hợp chất có hằng số chắn lớn
nằm ở phía trường mạnh.
- Hiệu ứng thuận từ: Đối với các hợp chất có liên kết π như olefin,
ankin, benzen và cacbonyl. Ở đây các điện tử chuyển động sinh ra
dòng điện vòng và tạo ra từ riêng cùng chiều hay ngược chiều với từ
trường ngoài. Các nghiên cứu cho thấy các hợp chất này có từ trường
riêng cùng chiều với từ trường ngoài nghĩa là có hiệu ứng thuận từ, nghĩa

là hằng số chắn bé, trường hiệu dụng lớn, nên các hợp chất có hằng số
chắn bé nằm ở phía trường yếu.
c, Độ dịch chuyển hóa học [1-4]
Giá trị quan trọng nhất trong phân tích NMR là độ chuyển dịch
hóa học δ. Giá trị này có được là do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên
1

các hạt nhân H và

13

C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác
1

nhau. Đặc trưng cho các hạt nhân H và

13

C trong phân tử có độ

chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt nhân
1

H thì:
δ=

ν TMS
.106 ( ppm)
ν
−ν

xo


Trong đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và
của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định
nghĩa
một các tổng quát như sau:
δ=

ν chuan −ν x .106 ( ppm)
νo

Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt
nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron
bao
1

quanh hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào vị trí của hạt nhân H
và

13

C trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó

khác nhau dẫn đến chúng có giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do
đó độ chuyển dịch hóa học của mỗi hạt nhân khác nhau. Theo đó
proton nào cộng hưởng ở trường yếu hơn sẽ có độ chuyển dịnh hóa
học lớn hơn [3].

Hình1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của etylphenylsunfurơ

Dựa vào độ chuyển dịch hóa học δ ta biết được loại proton nào
có mặt trong chất được khảo sát. Giá trị độ chuyển dịch hóa học không
1

có thứ nguyên mà được tính bằng phần triệu (ppm). Đối với HNMR thì δ có giá trị từ 0-12
ppm, đối với
ppm.

13

C-NMR thì δ có giá trị từ 0-230


Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt
nhân không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi và vân
phổ, mỗi vân phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần.
Nguyên nhân gây nên sự tách tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp
phần là do tương tác của các hạt nhân có từ tính ở cạnh nhau. Tương
tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá trị J phụ thuộc vào bản chất
của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản chất các liên kết ngăn giữa các
tương tác [3].
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa
các hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J
ta có thể rút ra kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân có tương tác
với nhau, đặc biệt là cho biết các thông tin về cấu trúc không gian của
phân tử như: cấu hình cis-trans, Z-E, syn-anti, R-S, a-e…[2].
d, Phương pháp phổ HMQC và HMBC [4]
Hình 1.3. Phổ HMQC của ipsenol

Phép thực nghiệm tương quan lượng tử bội dị hạt nhân HMQC
(Heteronuclear Multiple Quantum Correlation) là sự tương quan của
các spin dị hạt nhân được ghép cặp ngang qua liên kết đơn và do đó
1

13

nhận biết các hạt nhân tiếp nối nhau, thường là H- C. Phép thực
nghiệm này được áp dụng để phát hiện các hạt nhân có độ nhạy cao,
1

chẳng hạn H,

19

F,

31

P (trong “kĩ thuật


nghịch đảo”). Về mặt lịch sử, phép thực nghiệm HMQC có trước
phép thực nghiệm HETCOR. Mặc dù có nhiều điểm khác nhau về
mặt thực nghiệm, song sự khác nhau chủ yếu là ở chỗ trong khi phép
thực nghiệm HETCOR là phát hiện carbon, thì phép thực nghiệm
HMQC là phát hiện proton. Vì có sự khác nhau lớn giữa proton và
carbon về độ phổ biến tương đối của chúng và độ nhạy, nên hiện nay
HMQC rất hay được sử dụng. Ưu điểm của phép thực nghiệm
nghịch đảo so với các phép thực nghiệm phát hiện trực tiếp là ở chỗ,

với phép thực nghiệm nghịch đảo, hạt nhân với γ lớn nhất (thường là
1
H)
được phát hiện với độ nhạy cao
nhất.
Hình 1.4. Phổ HMBC của ipsenol
Phép thực nghiệm gắn kết dị hạt nhân qua nhiều liên kết
HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) là sự tương quan
của các spin được ghép cặp ngang qua nhiều liên kết và được áp dụng
1

để phát hiện các hạt nhân có hạt nhân có độ nhạy cao như H,

19

F,

31

P

(một “kĩ thuật nghịch đảo”). Phổ HMQC dùng để phát hiện các ghép
cặp nhỏ, có giá trị nhất trong tương


1

quan H –

13

C qua hai hoặc ba liên kết. Đây là một phương pháp cho

phép ghép nối các mảnh cấu trúc với nhau.
1.1.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS) [1-4]
Phương pháp khối phổ (MS) là một kỹ thuật phân tích hóa học
giúp xác định hàm lượng và loại chất hóa học có trong một mẫu bằng
cách đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích và số lượng của các ion pha khí.
Đây là phương pháp phân tích hiện đại được sử dụng phổ biến trong
các phép phân tích cấu trúc và phân tích hàm lượng các hợp chất hóa
học.
Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ
phân tử trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số
khối z = m/e. Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận
được phổ khối lượng. Dựa vào phổ khối này có thể xác định phân tử
khối và cấu tạo phân tử của chất nghiên cứu.
Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá
bằng dòng
electron (EI), phương pháp ion hóa hóa học (CI), phương pháp bắn phá
nguyên tử nhanh (FAB)… Dùng dòng electron có năng lượng cao
để bắn phá phân tử là phương pháp hay được sử dụng nhất. Khi bắn
phá các phân tử hợp chất hữu cơ trung hòa sẽ trở thành các ion phân tử
mang điện tích dương hoặc
bị phá vỡ thành các ion và các gốc theo sơ
đồ:
ABC e

2e (1) > 95%

AB

C
2

ABC

3e (2)

AB C

Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm hơn 95%, còn
lại là các ion mang điện tích +2 và điện tích âm (-). Năng lượng bắn phá
các phân tử thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng
cao thì ion phân tử có thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc
các ion gốc, các gốc, hoặc phân tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta
thường thực hiện bắn phá các phân tử ở mức năng lượng 70 eV.


ABC
AB
C

A

BC

AB

B

A B

A

Sự phá vỡ này phụ

B

thuộc vào cấu tạo chất,
phương pháp bắn phá và
năng lượng bắn phá. Quá
trình này gọi là quá trình ion
hóa.
Các ion ion dương
hình thành đều có khối
lượng m và mang điện
tích e, tỉ số m/e được gọi là
số khối z. Bằng cách nào
đó tách các ion có số khối
khác nhau ra khỏi nhau và
xác định được xác suất có
mặt của chúng, rồi vẽ đồ
thị biểu diễn mối liên quan
giữa xác suất có mặt (hay
cường độ I) và số khối z thì
đồ thị này được gọi là phổ
khối lượng (Hình 1.3).
Hình 1.5.
Phổ khối
lượng của
tetrapeptit

Như vậy, khi phân
tích phổ khối lượng người ta
thu được khối lượng phân
tử của chất nghiên cứu, từ
các pic mảnh ion trên phổ


đồ có thể xác định được cấu
trúc phân tử và tìm ra qui luật
phân mảnh. Đây là một
trong những thông số quan
trọng để qui kết chính xác cấu
trúc phân tử của một chất cần
nghiên cứu khi kết hợp nhiều
phương pháp phổ với nhau.


1.1.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) [1-4]
Phương pháp phân tích cấu trúc bằng phổ hồng ngoại (IR) cho
nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất, đặc biệt là nhóm
chức các hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc trung của phương pháp phổ
hồng ngoại là khi ta chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp
chất, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ
bản lên trạng thái dao động cao hơn. Có hai loại dao động khi phân tử
bị kích thích là dao động hóa trị và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao
động làm thay đổi độ dài liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động
làm thay đổi góc liên kết.
Mỗi dao động riêng có một mức năng lượng nhất định nên khi
chiếu tia

hồng ngoại có năng lượng E= (hC): λ trong đó λ có bước sóng dài từ
-1

100cm , thì các dao động hấp thu năng lượng ở bước sóng nhất định
và dao động mạnh hơn nhanh hơn. Sự hấp thu năng lượng này được
ghi lại thành biểu đồ gọi là phổ hồng ngoại. Như vậy mỗi pic trên phổ
hồng ngoại ứng với một dao động và vì trong phân tử có nhiều loại
dao động nên phổ hồng ngoại có nhiều pic rất phức tạp. Vì thế khi
phân tích phổ hồng ngoại người ta chỉ chú ý những pic chính đặc trưng
cho một số loại liên kết.
Đường cong biểu diễn cường độ hấp thụ với số sóng của bức xạ
hồng ngoại được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại
hấp thụ ứng với những dao động đặc trưng của nhóm nguyên tử hay
liên kết nhất định.
Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động
đặc trưng của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết
trong phân tử. Một phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và
phổ hồng ngoại của các phân tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như
sự khác nhau của các vân ngón tay. Sự chồng khít lên nhau của phổ
hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp chất giống nhau.


Hình 1.6. Phổ hồng ngoại của 2-metyl butan-1-ol

Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu
được chủ yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết
-1

đặc trưng. Các pic nằm trong vùng từ 4000 – 1600 cm thường được
quan tâm đặc biệt, vì vùng này chứa các dải hấp thụ của các nhóm

chức, như OH, NH, C=O, C≡N… nên được gọi là vùng nhóm
-1

chức. Vùng phổ từ 1300 – 626 cm phức tạp hơn và thường được
dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định nhóm chức.
Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến hợp
-1

chất khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm được gọi là vùng vân ngón
tay.
1.2. Hemiasterlin
Hemiasterlin là nhóm các tripeptit thiên nhiên mạch thẳng được
phân lập từ loài hải miên Hemiasterella minor. Phân tử hemiasterlin
được cấu tạo từ ba đơn vị amino axit bất thường. Do có độc tính mạnh
với nhiều dòng tế bào ung thư nên được nhiều nhà khoa học quan tâm
nghiên cứu. Hiện nay, một số hemiasterlin đang được thử nghiệm
điều trị ung thư ở giai đoạn hai [19].
1.2.1. Chiết tách hemiasterlin
Năm 1994, lần đầu tiên nhóm nghiên cứu của Kashman đã
phát hiện và phân lập được hemiasterlin (1) từ loài hải miên
Hemiasterella minor ở vịnh Dodwana với hàm lượng rất thấp
0,01% so với khối lượng mẫu khô [1]. Cấu trúc phức tạp của
hemiasterlin đã được Kashman chứng minh bằng nhiều phương
pháp phổ như phổ khối lượng phân giải cao bắn phá nhanh ghép nối


khối phổ (HRFABMS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D và
phổ IR đã khẳng định cấu trúc mạch thẳng của hemiasterlin gồm ba
amino axit bất thường sắp xếp lần lượt theo thứ tự A, B, C nhưng
không giải thích được cấu hình không gian của các nhóm thế trên ba

amino axit [19-22].